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[궁금한 S] 연금술로 시작된 '화학의 역사'

[앵커]
과학에 대한 모든 궁금증을 풀어주는 <궁금한 S> 시간입니다. 금을 갈구하는 마음은 동서고금을 막론하고 나타났던 현상인데요.

그래서 값싼 금속을 금으로 만들고자 했던 '연금술'이 탄생하게 됩니다. 물론 이 생각은 실패로 돌아갔지만, 연금술을 쫓는 과정에서 수많은 과학적 진보를 얻게 되었는데요. 현대 과학의 기초가 된 연금술에 대해 지금 바로 화면으로 만나보시죠.

[이효종 / 과학 유튜버]
안녕하세요! 과학의 모든 궁금증을 해결하는 궁금한 S의 이효종입니다. 궁금한 S와 함께할 오늘의 이야기 만나볼게요.

기원전 약 4세기에 등장하여, 약 15세기까지! 대부분의 사람은 모든 물질은 물, 공기, 불, 흙의 4가지 원소로 이루어져 있다는 '4원소설'을 믿고 있었습니다.

이윽고 등장한 데모크리토스의 원자론이라는 새로운 관점으로 세상을 바라보고자 하는 시도도 있었지만 4원소설의 영향을 뒤집기엔 역부족이었기에 큰 반향을 일으킬 수는 없었습니다.

그런데 여러분, 이런 생각을 해볼 수 있을 것 같아요. 만물을 이루고 있는 원소가 물, 불, 흙, 공기라는 4가지로만 이뤄져 있다면 이들을 조합해서 모든 물질을 만들 수 있지 않을까요?

그리고 이런 생각을 품었던 몇몇 자연 철학자들과 기술자들에 의해서 값싼 금속인 납을 이용해 금을 만들고자 하는 연금술이 태동하게 됩니다. 그리고 이 연금술은 르네상스 이후에 자연을 합리적으로 연구하고자 하는 과학자들을 만나게 되면서 과학영역의 새로운 지평으로 탄생하게 됩니다.

그래서 오늘은 바로 화학을 통해 발견된 연금술에 관한 이야기를 궁금한 S를 통해 알아보도록 할게요.

연금술은 흔하게 구할 수 있는 싼 금속들을 황금으로 변환시키는 고대로부터 전해져오는 신비적인 비술을 말합니다. 이러한 연금술이 가장 먼저 시작된 것은 그리스에서 시작된 것으로 알려져 있으나 사실 연금술의 뿌리는 고대 이집트였습니다.

연금술은 4원소설의 등장 이후 탄력을 받기 시작해 수많은 실험 장치들을 탄생시키게 됩니다. 대표적으로 증류 장치를 예로 들 수 있습니다. 하지만 이렇듯 지속해서 연구, 진보될 것만 같았던 연금술이 한순간에 몰락하기까지는 그리 오랜 시간이 걸리지 않았습니다.

서양에 연금술이 부활한 것은 11~12세기 사이 유럽이 이슬람 세계를 침입한 십자군 원정을 통해서였습니다. 십자군 원정을 통해 이슬람의 문물이 서유럽으로 폭넓게 유입됐고, 거기엔 연금술도 포함되어 있었죠. 이로 인해 유럽에서는 다시 연금술이 태동하게 됩니다.

당시 파라켈수스라는 이름으로 유명했던 의학자이자 연금술사인 필리푸스 폰 호엔하임은 연금술이란 단순히 납을 금으로 변화시키는 기술이 아니라 그 이상의 무언가라는 주장을 전개합니다. 무언가를 태워 재로 변하게 만드는 연소인, 당시의 용어를 빌리자면 하소, 딱딱한 물질이 기체로 변해버리는 현상인 승화, 물질이 액체 속에 녹아내리는 현상인 용해, 시간의 경과에 따라 물질의 상태와 냄새가 변하는 상태인 부패, 증발시킨 액체로부터 서로 다른 액체를 분류하는 기술인 증류, 액체가 딱딱한 고체로 변하는 현상인 응결, 물질의 색을 변화시키는 현상인 염색 등 이러한 일련의 모든 과정은 전부 연금술의 과정이며 이렇게 탄생한 모든 생성물은 연금술에 의해 변화한 것이라고 생각했습니다.

그에게 있어서 연금술은 모든 종류의 화학적 변화였던 것입니다. 이어 파라켈수스는 앞선 아리스토텔레스의 4원소설과 아랍의 물리학자이자 의사인 자비르 하이얀의 황-수은설을 모두 받아들여 이른바 3원질 4원소 이론이라는 새로운 이론을 만들어냅니다.

이 이론에 따르면 모든 물질은 3가지의 원질. 즉 황과 수은, 그리고 그들이 결합한 염과 아리스토텔레스의 4가지 원소가 어떠한 비율로 섞이느냐에 따라서 만들어진다고 이야기했습니다. 나무가 불에 타는 경우를 예로 들어서 설명하자면, 나무를 불타게 하는 것은 황, 그 불꽃을 만들어주는 것은 수은 그리고 불타고 남은 재는 염이 된다고 이야기했죠.시대는 계속 흐르게 되고 18세기 근대로 들어서서 연금술은 화학이라는 학문으로의 길을 걷게 됩니다. 근대 유럽에서는 과학이 태동하여 베일이 덮인 수많은 자연현상의 진실이 밝혀지게 되었는데요. 특히 앙투안로랑 드 라부아지에를 필두로 화학이 발달하면서 연금술은 보다 합리적이고 체계적인 방식으로 재탄생되게 되죠.

라부아지에는 자신이 생각한 가설에 대한 실험을 과감하게 이행한 자연 철학자였습니다. 셀 수 없을 정도로 다양한 원소분류 실험을 통해 탄생한 저서, 화학원론을 통해 그는 이전까지 굳게 믿어오던 4원소설을 전면 부인하게 되면서 세상을 이루는 물질의 기본 단위이자, 더는 분리할 수 없는 물질이라는 의미의 원소라는 개념을 최초로 확립하게 됩니다.

당시 화학원론을 통해 라부아지에가 분류해 낸 원소 그룹을 보면 다음과 같습니다. 1그룹인 기체족은 빛, 열, 산소, 질소, 수소로 2그룹인 산성족은 황, 인, 탄소, 염소, 플루오린, 붕소로 3그룹 염기적인 안티모니, 은, 비소, 비스무트, 코발트, 구리, 주석, 철, 망가니즈, 수은, 몰리브데넘, 미켈, 금, 백금, 납, 텅스텐, 아연으로 4그룹 염족은 생석회 (산화칼슘), 마그네시아 (산화마그네슘), 중정석 (황산바륨), 알루미나 (산화알루미늄), 실리카 (이산화규소)로 이뤄졌다고 생각했습니다. 물론 이 당시에 분류해 논 33종의 원소 중에는 현대 화학개념으로 볼 때 원소가 아닌 개념으로 존재하고 있는 건 사실입니다.

하지만 그 참신하고 독특한 아이디어는 훗날 현대 물리학의 근원으로 이어지기도 했습니다.

이후 영국의 물리학자이자 기상학자인 존 돌턴의 아이디어. 즉 당시 이뤄지고 있던 여러 화학반응 실험들을 통해서 드러나게 된 가설인 모든 물질은 더는 쪼개지지 않는 작은 알갱이로 이뤄져 있다는 주장, 원자설이 본격적으로 등장하게 됩니다.

이 두 학자의 주장에 따르면 라부아지에가 분류했던 33종 등의 원소는 마치 카테고리처럼 물질의 종류를 분류하기 위한 가장 작은 기준으로 해석할 수 있었습니다. 그리고 이러한 물질들을 실제로 구성하고 있는 더는 쪼갤 수 없는 작은 알갱이들을 원자라는 정식 명칭으로 부를 수 있었습니다.

오늘은 연금술을 통한 화학의 역사에 대해 알아봤는데요. 비록 연금술을 통해 금을 만드는 데는 실패했지만, 그 과정에서 새로운 실험 기구를 만들어내고 새로운 물질을 발견하는 등 근대 화학 발달에 많은 기여를 한 건 너무나 명백한 사실이겠죠?

그럼 <궁금한 S>는 여기서 이만 인사드릴게요. 과학에 대한 궁금증이 있다면 언제든 ytn 사이언스 유튜브에 댓글을 남겨주세요. 이상 <궁금한 S>였습니다!
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